GEGENSTAND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ineinander greifende industriell gefertigte Bauteile,
insbesondere stranggepreßte Kunststoffteile, die für die Montage eines Gebäudes durch
ungelernte Arbeiter geeignet sind.
DER ERFINDUNG ZUGRUNDELIEGENDER STAND DER TECHNIK
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Derzeit werden für die Errichtung von Betonbauten zwei Methoden genutzt:
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1. Errichtung einer Schalung auf jeder Baustelle. In die Schalung wird flüssiger Beton
gegossen, der dann aushärtet. Dadurch entstehen beim Bauen beträchtliche
Verzögerungen.
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2. Lieferung industriell vorgefertigter Bauteile, wodurch die für die Montage des Hauses
erforderliche Zeit beträchtlich verkürzt werden kann. Leider besteht ein wesentlicher
Nachteil darin, daß für dieses Verfahren schwere Maschinen erforderlich sind. Weitere
wesentliche Kostenfaktoren sind die Transportkosten der industriell gefertigten Teile und
die Entfernung zwischen der Baustelle und der Anlage für die Fertigung der
stranggepreßten Teile.
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Die Bauwirtschaft ersetzt in zunehmendem Maße konventionelle Bauteile aus Holz, Stahl
und Aluminium durch Elemente mit stranggepreßten Kunststoffnormteilen, die industriell
gefertigt sind und auf Grund längerer Haltbarkeit, eines geringeren Wartungsbedarfs und der
Möglichkeit zum Einsparen von Energie wertsteigernde Eigenschaften aufweisen.
Besonders geschätzt wird Polyvinylchlorid (PVC), weil es kostengünstig ist: Da es zu 56
Masseprozent aus Chlorid (aus Steinsalz) und nur 44 Masseprozent aus
Kohlenwasserstoffen besteht, wird PVC durch die zyklischen Schwankungen der
Marktpreise für Erdölprodukte und insbesondere für Ethylen weniger beeinflußt als andere
Kunststoffe.
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Diese aus Kunststoffen bestehenden Wandformteile sind wegen ihrer Beständigkeit
gegenüber Witterungseinflüssen, Stoss- und Schleifkräften, ihrer guten Belastungsfähigkeit
im Verhältnis zu ihrem Gewicht, hoher Chemikalienbeständigkeit und guter Beständigkeit
gegenüber Feuer, Rost, Salz, Insektenfraß und Verrottung attraktiv. Diese
Kunststoffformteile werden nicht nur für die Errichtung von Wohngebäuden oder Häusern
eingesetzt, sondern auch für Industrie-, Gewerbe- und andere Bauten sowie für
Aussichtstürme, Trennwände, Autobahn-Schallschutzwände, landwirtschaftliche Gebäude
und Scheunen sowie Schuppen.
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Die am 30. November 1993 auf den Namen Vittorio DE ZEN veröffentlichte kanadische
Patentanmeldung Nr. 2.070.079 beschreibt ein aus stranggepreßten, thermoplastischen
Bauteilen errichtetes Gebäude. Das Gebäude beruht auf einem System industriell gefertigter
Bauteile, das sämtliche Teile umfaßt, die für die Montage eines Hauses auf der Baustelle
durch ungelernte Arbeiter erforderlich sind. Die stranggepreßten Modulbauteile greifen
seitlich ineinander und bilden so durchgängige, ebene Wandteilelemente, die sich zu
aufrechten Wänden und Dachteilen des Gebäudes zusammenbauen lassen. Insbesondere
sollen die Seitenwände und die Dachelemente so konfiguriert sein, daß sie durch Einrasten
in die angrenzenden Teile mit dem Bauwerk verbunden werden können, so daß für die
Montage keine Werkzeuge erforderlich sind. Jedes Formteilelement ist hohl, aus PVC-
Kunststoff gefertigt und besteht aus einer Außen- und einer Innenwand, die in einem.
Abstand zueinander angeordnet sind und durch Querstege, die Innenzellen bilden,
miteinander verbunden sind.
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Dieses Wandelementsystem hat ein geringes Gewicht und ist durch ungelernte Arbeitskräfte
problemlos zu montieren. Es ist im Grunde eine Schalung, in die Beton eingegossen wird,
um glatte, ansprechend aussehende Innen- und Außenwandflächen aus Kunststoff zu
bilden, die verglichen mit Gebäuden, die nach anderen Normen errichtet wurden, nur ein
Mindestmaß an Wartung erfordern.
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Nach Montage der hohlen Wandelemente auf der Baustelle können die Innenzellen mit
unausgehärtetem (flüssigem) Beton und/oder einem fließfähigen Wärmedämmstoff gefüllt
werden. Es kann also ein freitragendes Bauwerk errichtet und an einer Grundplatte
verankert werden, das ein dauerhaftes und robustes Gebäude ergibt.
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Nach De Zens Darstellung schließen die Bauteile stranggepreßte hohle Elemente,
stranggepreßte hohle Fensterkastenverbindungsteile, stranggepreßte hohle Balken und
Anschlußstücke sowie stranggepreßte Elementeverbindungsteile ein. Sämtliche Bauteile
sind industriell gefertigt, so daß sie von ungelernten Arbeitern auf der Baustelle in kurzer Zeit
montiert werden können. Innen- und Außentüren, Fenster, Elektro- und Sanitärleitungen,
Einbauschränke und andere Bauelemente lassen sich mit diesem System in Einklang
bringen.
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Ein großer Nachteil solcher hohlen stranggepreßten Elemente steht mit ihrem Transport zur
Baustelle in Zusammenhang: Da sie hohl sind, nehmen sie auf der Ladefläche des
Transportfahrzeuges eine relativ große Fläche ein, d. h. beim Versand wird durch den von
den hohlen Formteilelementen umschlossenen Leerraum viel Transportfläche verschwendet.
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Im Zuge des durch das Nordamerikanische Freihandelsabkommen (NAFTA) geschaffenen
neuen Handelsklimas sind Handelshemmnisse wie Zölle zwischen Kanada, den Vereinigten
Staaten und Mexiko verschwunden bzw. verschwinden. Deswegen wuchs die Bedeutung
des prozentualen Anteils der Transportkosten von Bauteilen an den Gesamtkosten von
Gebäudekonstruktionssystemen.
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Das der Ethyl Corporation am 23. November 1976 erteilte US-Patent Nr. 3.992.839
beschreibt ebenfalls hohle stranggepreßte Wandelemente, die durch integrierte, quer
herausragende Außen- und Innensteckverbinder miteinander verbunden sind. Insbesondere
umfaßt jedes Wandelement zwei parallele Wandhauptteile, die durch Querverbinder in
einem bestimmten Abstand voneinander gehalten werden. Das Innenverbindungsteil ist als
pfeilförmiger Bolzen geformt, während das Außenverbindungsteil als entsprechende Hülse
ausgebildet ist. Die Innen- und Außenverbindungsteüe rasten horizontal und nicht
verschiebbar - entsprechend der Snap-on-Methode - ineinander ein, und zwar entlang der
verbindenden Achsen, die senkrecht zu den parallelen (Innen- und Außen-)
Seitenwandteilen miteinander verbunden sind. Zusätzliche offene rohrförmige
Eckverbindungsbalken sind vorgesehen, um zwei benachbarte Wandelemente in einem
Winkel von 90º zueinander zu verriegeln.
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Ein Nachteil eines solchen stranggepreßten Wandsystems, wie es im Ethyl-Patent
beschrieben wurde, besteht darin, daß auch beim Transport der Eckverbindungsbalken viel
Transportkapazität verschwendet wird, da die Eckverbinder einen Hohlraum umschließen.
Da die Achsen der Verbindungen der Wandteile senkrecht zur Ebene der Wandteile
angeordnet sind, ist darüber hinaus ein gesondertes Eckverbindungselement notwendig, um
zwei benachbarte Eckwandteile miteinander zu verriegeln, wodurch sich die Gesamtzahl der
für die Montage des Gebäudes benötigten Wandbauteile erhöht. Drittens wächst bei quer
herausragenden Verbindungsbolzen die Gefahr, daß sie während des Transports
versehentlich beschädigt werden, weil sie aus dem Hauptelement herausragen und weil es
sich bei ihnen um Snap-on-Verbindungen handelt. Zudem ist es schwierig, die Elemente
aneinander anzupassen, da Innen- und Außenverbindungsteile so konstruiert sind, daß nach
dem Zusammenstecken keine relative Beweglichkeit möglich ist.
ZIELE DER ERFINDUNG
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Das wesentliche Anliegen der Erfindung ist die Bereitstellung eines Systems leichter Wand-
und Dachbauteile aus Kunststoff für den Hochbau, die sich im zerlegten Zustand sehr
effizient stapeln lassen, so daß sie beim Transport nur eine sehr geringe Ladefläche
beanspruchen.
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Ein wichtiges Ziel der Erfindung besteht darin, daß sich diese Bauteile problemlos von
ungelernten Arbeitern montieren lassen.
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Ein allgemeines Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines
Gebäudekonstruktionssystems, das modernste Technologie des Herstellerlandes mit vor Ort verfügbaren
Arbeitskräften und Baumaterialien (normalerweise Beton) verbindet, so daß die
Gesamtprojektkosten für eine Gebäudeeinheit sehr gering sind.
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Ein weiteres Ziel ist ein Gebäudekonstruktionssystem, das aus verschiedenen
Kunststoffteilen besteht, die als Schalung zur Aufnahme von Beton dienen.
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Ein Ziel der Erfindung ist die Weiterentwicklung der vorstehend genannten veröffentlichten
kanadischen Patentanmeldung Nr. 2.070.079.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Entsprechend den Zielen der Erfindung wird eine Anordnung stranggepreßter
thermoplastischer Bauteile zur Nutzung bei der Errichtung eines Gebäudes beschrieben,
wobei jedes Bauteil ein langes und flaches starres Formteil umfaßt, das mit mindestens zwei
integralen seitlich angebrachten Führungsschienen versehen ist; die Bauteile erste ebene
Wandbauteile und zweite gewinkelte Eckbauteile umfassen, wobei eine geringe Anzahl der
Bauteile um die Schienenteile herum lösbar und verschiebbar ineinander greifen und ein
hohles langes Formteilelement bilden; wobei jedes hohle Formteilelement einen Körper,
einschließlich einer ebenen Außenfläche und einer ebenen Innenfläche, definiert und eine im
Allgemeinen geschlossene Innenzelle umschließt, die den zu gießenden Beton aufnimmt
und deren Körper der Last der gegossenen Betonsäule standhält; die gleitende Verriegelung
zwischen einer geringen Anzahl dieser hohle Formteilelemente bildenden Bauteile eine
Vorrichtung zur kontinuierlichen Anpassung eines Bauteils an andere der geringen Anzahl
von Bauteilen in Längsrichtung darstellt, wobei das hohle Formteilelement beweglich in das
benachbarte Formteilelement eingreift und so eine durchgängige Wandstruktur gebildet wird;
und wobei die Bauteile im zerlegten Zustand kompakt bei kleinstmöglichem Raumbedarf
stapelbar sind, wodurch die Transportkosten vom Herstellungsland zur Baustelle sehr
niedrig sind.
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Das für die Bauteile genutzte thermoplastische Materialist vorzugsweise Polyvinylchlorid,
dem mindesten einer der nachstehend genannten Verstärkungs- und
Stabilisierungswerkstoffe beigemischt ist: Mineralfasern und Füllstoffe.
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Jedes erste Bauteil könnte außerdem zusätzliche Längsschienenteile umfassen, die sich
zwischen den zuerst genannten Schienenteilen befinden; außerdem könnte es mindestens ·
ein drittes Bauteil mit U-förmigem Querschnitt und einem Paar in Längsrichtung hochkant
angeordneten Flanschen umfassen, wobei der Flansch beweglich in die zusätzlichen
Längsschienenteile des ersten Bauteiles eingreift, wodurch das erste und dritte Bauteil
verriegelt werden, und wobei das dritte Bauteil im Inneren des Formteils einen im
Allgemeinen geschlossenen Kanal definiert, in den Elektrokabel längs eingezogen werden
können.
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Ein solches vorgefertigtes Gebäudekonstruktionssystem nutzt thermisch aushärtende
Kunststoffstrangpreßteile. Dieses System wurde für die Errichtung kostengünstiger Gebäude
und die Massenproduktion sämtlicher Bauteile entwickelt.
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Diese Strangpreßteile auf Kunststoffbasis werden industriell gefertigt, zugeschnitten und
etikettiert, so daß sie in Ländern, wo die Nachfrage nach solchen Gebäuden hoch ist, von
ungelernten Arbeitern auf der Baustelle montiert werden können. Die Strangpreßteile für die
Wände werden danach mit Beton gefüllt, während die das Dach bildenden Strangpreßteile
mit Normalbeton oder Beton, dem Polystyrenpellets zugemischt wurden, gefüllt werden
können, wodurch die thermischen Verhältnisse des Daches erhöht und gleichzeitig das
Gewicht der Dachkonstruktion verringert wird. Die Strangpreßteile lassen sich kompakt
stapeln, um die Transportkosten zu senken. Diese Gebäude sind deshalb sehr preisgünstig
und können in allen Entwicklungsländern verkauft werden. Dieses
Gebäudekonstruktionssystem nutzt ein den neuesten technischen Erkenntnissen
entsprechendes Verfahren zur Herstellung von Kunststoffbauteilen in einer Fabrik des
Herstellerlandes, während ungelernte Arbeiter und vor Ort verfügbarer Beton auf den
Baustellen zum Einsatz kommen.
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Bei diesem Gebäudekonstruktionssystem handelt es sich um ein System der verlorenen
Schalung; es eignet sich auch für die Fertigung so unterschiedlicher Dinge wie Zäune,
Schuppen oder Privadas. Die mit Hilfe dieses Systems errichteten Gebäude bestehen
zweckmäßigerweise aus monolithischem Stahlbeton. Folglich sind sie erdbeben-, termiten-
und korrosionsbeständig, verrottungsfest, halten Hurricanes und ungünstigen
Witterungseinflüssen stand.
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Die Strangpreßteile für die Wände und Dachkonstruktion wurden so entwickelt, daß sie der
Volumenzunahme des Betons während des Abbindens standhalten. Die Strangpreßteile
werden zu einer hohlen Wand zusammengebaut, indem sie von oben nach unten vertikal
und anpaßbar ineinander geschoben werden. Öffnungen werden in den Strangpreßteilen,
welche die Aussteifung der Wand bilden, vorgesehen, damit der Beton von einer Zelle in die
andere überströmen und eine monolithische Wand bilden kann. Darüber hinaus können am
Fuß und an der Oberseite der Wand Bewehrungseisen montiert werden, um die
Betonfestigkeit zu verbessern.
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Mehrere zusätzliche Strangpreßteile sind zur Bildung der Außenkanten der L-förmigen
Wände, der T-förmigen Anschlußstellen der Wände, der Kopf- und Fußriegel, der Unterseite
des Dachüberhanges und der Strangpreßteile vorgesehen, die als Paßstücke für die Türen
und Fenster dienen.
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Das System ist ein Komplettsystem einschließlich der Blendrahmen zur Aufnahme von
Fenstern und Türen; es umfaßt den Dachrahmen, der dank einer Glaserfaserschalung (oder
mittels Holzbalken) gebildet werden kann, sowie sämtliche Paßstücke, die für die komplette
Gebäudehülle erforderlich sind.
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Die Strangpreßteile wurden so entwickelt, daß sie die Last des Betons aufnehmen können.
Der größte Teil der Strangpreßteile kann aus recyceltem PVC gefertigt werden. In diesem
Fall wird die freiliegende Oberfläche dieser Strangpreßteile mit einer dünnen koextrudierten
Schicht abgedeckt. Die Strangpreßteile können danach entweder tiefgefärbt oder mit einem
Farbanstrich versehen werden.
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Das gesamte System wurde am Computer entwickelt und ist computergesteuert. Dies
ermöglicht einerseits die großtechnische Fertigung, andererseits aber auch die Anpassung
der Gebäude an die besonderen Bedürfnisse der Kunden. Die computergestützte und voll
automatisierte Entwicklung und Fertigung ermöglicht eine ausgezeichnete Lagerhaltung
sowie die Kontrolle der Arbeits- und Transportpläne.
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Die Gebäudeteile sind dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Kunststoff, vorzugsweise
stranggepreßtem PVC, hergestellt werden; daß beide Seiten eine fertigbearbeitete
Oberfläche aufweisen, so daß nach Einbau keine Außen- oder Innenbeschichtung
erforderlich ist; daß die PVC-Strangpreissteile ineinander greifen, so daß sie eine hohle, für
die Aufnahme von Beton geeignete Wand bilden; daß einige dieser Bauteile mit Kanälen zur
Aufnahme von Elektrokabeln, die in den Wänden und im Dach verlegt werden, versehen
sind; daß wenige verschiedene Bauteile für die Errichtung eines Gebäudes benötigt werden;
daß diese Bauteile eine unterschiedliche Oberflächenbeschaffenheit und Farbigkeit
aufweisen können; und daß die Bauteile Modulmaße aufweisen, d. h. daß die Tür- und
Fenstermaße diesen Bauteilmaßen entsprechen müssen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung eines Hauses, das mit den Kunststoff-
Modulbauteilen der vorliegenden Erfindung, in die Beton eingegossen wurde, errichtet
wurde; Fig. 2 ist eine ähnliche Darstellung wie Fig. 1, jedoch ist hier ein Teil der
Dachplatten entfernt, um die Dachsparren sichtbar zu machen und anzudeuten, daß die
Dachkonstruktion aus einer vorgefertigten Glasfaserschalung besteht, in die Stahlbeton
gegossen wird;
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Fig. 3 ist eine Darstellung des Hauses in Fig. 1 als vertikaler Schnitt; sie zeigt die
erfindungsgemäßen Wand- und Dachplatten im Schnitt zusammen mit den Kopf- und
Fußriegeln;
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Fig. 4 ist eine vergrößerte Darstellung des in Fig. 3 links oben dargestellten Bereichs;
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Fig. 5 ist eine isometrische Darstellung der Bauelemente von Fig. 4 und zeigt die
Verbindung zwischen den verschiedenen Wand- und Dachbauteilen;
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Fig. 6 ist eine horizontale Schnittdarstellung der verriegelten Wandelemente von einer Ecke
und der T-Verbindung des Gebäudes in den Fig. 1-2;
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Fig. 7 ist eine isometrische Darstellung der in Fig. 6 gezeigten Elemente;
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Fig. 8 ist eine Draufsicht auf eine Vielzahl der Modulbauteile im zerlegten Zustand, was
darauf hindeutet, daß sie zum Transport flach gelagert werden können und nur wenig
Lagerfläche benötigen;
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Fig. 9 bis 13 sind isometrische Darstellungen fünf verschiedener erfindungsgemäßer
Modulbauteile, wobei das in Fig. 9 dargestellte V-förmige Bauteil die meisten Elemente des
Systems bildet; und
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Die Fig. 14 und 15 sind vertikale Schnittdarstellungen durch ein aufrechtes
Wandelement des in den Fig. 1-2 dargestellten Gebäudes, die zeigen, wie eine Tür bzw.
ein Fenster in die entsprechenden Tür- und Fensterrahmen eingesetzt wird, die in die
Wandöffnungen eingebaut wurden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG
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Das in den Fig. 1-3 abgebildete Haus 20 wird erfindungsgemäß errichtet und umfaßt
aufrechte Seitenwände 22, ein Gefälledach 24 und eine Betonbodenplatte 26, die auf der
Baustelle gegossen wird. An der Randkante des Betonbodens 26 ist ein Fußriegel montiert,
der die Wandstrangpreßteile (wie nachfolgend beschrieben) aufnehmen kann. Zur
Aufnahme der Fenster 74 in der Seitenwand 22 sollten in der Seitenwand 22
Fensteröffnungen 28 vorgesehen werden, in die eine Fensterrahmenbaugruppe 30
eingesetzt wird. Die Fensteröffnungen 28 können gebildet werden, indem die
stranggepreßten Elemente in der Fabrik im Herstellerland in verschiedenen Längen zugeschnitten
werden. Eine große Türöffnung 32 sollte ebenfalls in der Seitenwand 22 vorgesehen
werden, sodaß eine Eingangstür 84 schwenkbar eingehängt werden kann (Fig. 14).
Sparren 34 stützen sich auf den oberen Enden der Seitewände 22 des Gebäudes ab und
nehmen je eine Dachseite 24a, 24b auf, während die Betonfußbodenplatte 26 die unteren
Enden der aufrechten Seitenwände 22 aufnimmt.
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Fig. 4-5 zeigen, wie das Dach 24 auf den Seitenwänden 22 des Hauses 20 ruht. Auf
allen Seitenwänden 22 befindet sich ein Kopfriegel 38. Die Frontwände sind jedoch von
einem Kopfriegel 38 überdeckt, auf dem eine Beilage 36 montiert ist. Sie ist auf Grund der
Tatsache vorgesehen, daß das Dach mit der Seitenwand des Gebäudes keinen rechten
Winkel bildet. Die Dachelemente 52 und 64 werden über die Beilage gelegt. Die Balken aus
Fig. 9 sowie die Füllbauteile sind sichtbar (Fig. 11). Ein herkömmlicher Abdeckstreifen 33
ist an der Unterkante der Dachneigung vorgesehen.
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In Fig. 4 ist an der Oberseite sämtlicher Seitenwände 22 ein Kopfriegel 37 montiert, der in
das obere Ende der Seitenwände 22 eingreift und daran mit Schrauben befestigt werden
kann, welche in der im Strangpreßteil 64 der Fig. 9 vorgesehenen Schraubennut
eingedreht werden. Dieser Riegel 37 ist auf jeder Seite mit einer Aussparung für
Elektrokabel, die mit den Hohlkanälen 70 (Fig. 6, nachstehend beschrieben) in Verbindung
stehen, versehen und wird horizontal eingebaut. Darüber hinaus wird dieser Riegel 37 zur
Verankerung einer in Fig. 3 dargestellten Stütze 29 genutzt. Sie dient der Versteifung der
aufrechten Seitenwand 22 während des Betongießens. Diese Stütze besteht aus einem
aufrechten stranggepreßten Stahlteil, das an der Innenseite der aufrechten Wand 22 des
Gebäudes anliegt und an seiner Oberkante im Kopfriegel 37 mit der Wand 22 verankert ist.
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Eine geneigte verstellbare Stütze 29 (Fig. 3) ist am Boden in einer Entfernung von etwa 1
bis 2 m vom Fuß der Wand 22 verankert, und ein Quadrat wird zur Abstützung der
Holzbalken bereitgestellt (auf diese Weise ergibt sich ein Gerüst, so daß die Arbeiter den
Beton in die Wände gießen können). Diese Stützen sind im Abstand von ungefähr zwei
Metern anzubringen; sie werden nach Abschluß der Bauarbeiten abgebaut und für andere
Projekte verwendet.
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Die Dachhaut 24 ist geneigt, wobei die Seitenwände 22 zur Abstützung dieses
Gefälledaches unterschiedliche Längen aufweisen. Angesichts der Tatsache, daß das
System ein Zuschneiden von vorgeschnittenen Strangpreßteilen auf der Baustelle nicht
vorsieht und daß es annähernd unmöglich ist, vorgeschnittene Strangpreßteile
unterschiedlicher Länge entsprechend der Dachneigung herzustellen, sind die Seitenwände
22 des Gebäudes als Leiter, d. h. stufenförmig, ausgebildet. Mit anderen Worten, angesichts
der Tatsache, daß die Balken in Abständen von einem Meter eingebaut werden, ist die
Oberseite der diese Balken aufnehmenden Wand gerade; die Höhe der Wandteile nimmt pro
Meter um 20 cm zu. Deswegen braucht an der Baustelle nichts zugeschnitten werden, und
die Strangpreßteile der Seitenwände 22 sind unterschiedlich lang, aber die Anzahl der
verschiedenen Längen ist begrenzt. Die Oberseite dieser stufenförmigen Seitenwände 22
nimmt den Kopfriegel 37 auf, in den ein dreieckiges Formteilelement 38 eingesetzt wird, mit
welcher der Zwischenraum zwischen der Gebäudeseitenwand 22 und dem Schrägdach 24
geschlossen wird. Dieses dreieckige Formteilelement kann je nach Kundenwunsch aus
solidem Holz oder als Holzschalung, als Rahmen zur Aufnahme eines Moskitonetzes, das
eine gute Luftzirkulation ermöglicht, oder aber als Rahmen mit Dauerverglasung bzw. mit
Belüftungsklappen gefertigt werden.
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In Fig. 5 sehen wir die Balken oder Sparren 34, in diesem Falle aus Beton gefertigte
Balkenelemente, die das in integraler Bauweise mit PVC-Schalung 64 (Fig. 9) gefertigte
Dach tragen, sowie die Füllbauteile 44 (Fig. 11) zwischen den Sparren. Die Sparren oder
Balken 34 bestehen aus Beton, der auf der Baustelle in Glasfaserschalungen gegossen
wird; sie werden auf den Seitenwände 22 montiert und stützen sich auf den Innenwänden
ab. Wie bereits erläutert, werden in Abständen von etwa 2 m Hilfsstützen eingebaut, welche
die Last des Betons während des Gießvorgangs aufnehmen. Zur Herstellung von
Stahlbetonbalken werden Bewehrungseisen in das Innere dieser Schalung eingebracht.
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Obwohl dieses System sehr gut funktioniert, ist es möglich, diese Stahlbetonbalken je nach
Kundenwunsch durch Holzbalken zu ersetzen, die mit einem Farbanstrich oder einer Lasur
versehen sind. Die Stahlbetonbalken werden mit den Bewehrungseisen des Stahlbetons der
Wände und Sparren an der Wand befestigt. In der gleichen Weise wird das Dach 24 mit Hilfe
der Bewehrungseisen, die in die Sparren 34 eingegossen und gleichzeitig in die Betonzellen
42 des Daches 24 eingebracht wurden, mit den Sparren 34 verbunden. Verwendet man an
Stelle der Betonbalken Holzbalken, werden diese mit Gewindebolzen, die in die Betonwände
eingegossen wurden und durch die Balken hindurchreichen, verschraubt. Die das Dach
bildenden stranggepreßten PVC-Teile werden mit Schrauben oder verzinkten Nägeln an den
Holzbalken befestigt.
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Die Fig. 6 und 7 zeigen in horizontalem Querschnitt und in isometrischer Darstellung
einige der Seitenwände 22 des Gebäudes 20. Wie diese Figuren zeigen, ist die Seitenwand
22 hohl und, besteht aus einer Vielzahl hohler ineinander greifender Formteilelemente 40,
40...., die, wie nachfolgend beschrieben werden soll, nacheinander miteinander verriegelt
sind. Jedes Formteilelement 40 hat einen rechteckigen und vorzugsweise quadratischen
Querschnitt, der vier Seitenwände bestimmt, die eine geschlossene Innenzelle 42 bilden.
Das obere Ende des Formteilelements 40 bildet eine offene Mündung, die für die Aufnahme
von fließfähigem Beton geeignet ist, der in die Innenzelle 42 des Formteilelements 40
gegossen wird. Die Seitenwände des Formteilelements 40 sollten aus wasserbeständigem,
starrem, relativ dünnem Material gefertigt werden, das der Belastung durch den in der
Innenzelle 42 befindlichen Beton standhält. Dieses Formteilelement, das die Seitenwand
bildet, wird aus thermoplastischem stranggepreßtem Material gefertigt.
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Die Fig. 8-13 zeigen die verschiedenen stranggepreßten thermoplastischen Teile, aus
denen die Formteilelemente 40 mit viereckigem Querschnitt für das Haus gebildet werden.
Speziell Fig. 8 zeigt, wie die stranggepreßten Teile sich in zerlegtem Zustand so stapeln
lassen, daß sie möglichst geringen Raum einnehmen, damit die Transportkosten gesenkt ·
werden können. Sämtliche Bauteile sind so ausgelegt, daß sie sich möglichst effizient
stapeln lassen. Die stranggepreßten Teile werden in Transportbehältern versandt. Die
Transportbehälter enthalten die verschiedenen Bauteile, die zur Fertigung einer Wand- oder
Dachfläche erforderlich sind.
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In der vorliegenden Erfindung gibt es im Grunde vier Haupttypen von Formteilen, die sowohl
für die aufrechten Seitenwände 22 des Gebäudes als auch für die Dachbeplankung 24
verwendet werden:
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1. Ein erstes Formteil 44, Fig. 11, das eine ebene Frontseite 44a und eine Rückseite 44b
hat, die mit sechs Querfingern 46a, 46b, 46c, 46d, 46e, und 46f versehen ist. Die
einander gegenüberliegenden Enden 46a und 46f sind L-förmig und weisen nach innen.
Gerade Finger 46b, 46e ragen in einem Abstand neben den jeweiligen L-förmigen
Fingern 46a und 46f hervor; sie bilden ein Paar offene Taschen 48 bzw. 50. Die
dazwischen liegenden Finger 46c, 46d sind L-förmig und weisen nach außen, d. h. ihre
Außenschenkel weisen voneinander weg.
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2. Ein zweites Formteil 52, Fig. 10, stellt einen Hauptkörper dar, der auf beiden
Frontflächen 52a und 52b eben ist und an jeder der beiden gegenüberliegenden Kanten
eine Dreiergruppe von Fingern 54a, 54b und 52c und 54d, 54e und 54f aufweist. J-
förmige Finger 54a, 54f ragen aus der Frontfläche 52a hervor und weisen nach außen.
L-förmige Finger 54b, 54e ragen aus der Frontfläche 52b hervor und weisen nach innen.
Gerade Finger 54c, 54d ragen im Abstand neben den L-förmigen Fingern 54b, 54e aus
der Frontfläche 52b hervor und bilden ein Paar einander gegenüberliegender offener
Taschen 56 bzw. 58. Dieses stranggepreßte Bauteil der Fig. 10 ist außerdem gelocht,
damit nicht ausgehärteter Beton hindurchfließen und Bewehrungseisen problemlos
eingezogen werden können.
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3. Ein drittes Formteil 60 mit L-förmigem Querschnitt, Fig. 13, stellt ein Hauptteil dar, das
ein Paar einander gegenüberliegender ebener Oberflächen 60a, 60b hat und an deren
gegenüberliegenden Kanten zwei Ohren 62a, 62b aufweist. Ohr 62a ragt aus der Fläche
60a hervor, ist L-förmig und weist nach innen; Ohr 62b ist J-förmig, weist nach außen
und ragt ebenfalls aus der Fläche 60a hervor.
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4. Ein viertes Formteil 64 mit L-förmigem Querschnitt, Fig. 9, stellt einen Hauptteil mit
einem Paar einander gegenüberliegender, im allgemeinen ebenen Oberflächen 64a, 64b
dar und weist vier Ohren 66a, 66b, 66c und 66d auf. Das J-förmige Ohr 66a ragt aus
dem gewinkelten Teil der Fläche 64a hervor. Das J-förmige Ohr 66b ragt an einem Ende
der Fläche 64b quer hervor; während die J-förmigen Ohren 66c und 66d einander
gegenüberliegen und am Ende des gegenüberliegenden J-förmigen Ohres 66b quer aus
den Flächen 64a bzw. 64b hervorragen, so daß sie zwischen sich eine große offene
Tasche 68 bilden. Dieses Bauteil 64 weist einen V-förmigen Querschnitt auf und hat zwei
gleichlange Seiten. Eine der Seiten kann aus einer Schicht von recyceltem
Kunststoffmaterial zusammen mit einer koextrudierten Oberflächenschicht bestehen,
welche die Außenseite der Wand bildet, währendes sich bei der entgegengesetzten
Seite um eine Innenseite der Wand handelt. Die Innenseite ist gelocht, damit
unausgehärteter Beton von einer Zelle zur nächsten gelangen kann und die der
Wandaussteifung dienenden Bewehrungseisen (nicht dargestellt) problemlos eingezogen
werden können. Dieses Strangpreßteil weist Verankerungsgleitschienen auf, die es
ermöglichen, mehrere Bauteile 64 miteinander oder mit dem Strangpreßteil der Fig. 11
zu verbinden. Außerdem wurde an der Gleitverbindung 68 der zentrale Kern dicker
ausgebildet, damit die Rahmen der Hängeschränke 65 (Fig. 3) oder anderer Bauteile,
die an der Wand befestigt werden müssen, verankert werden können. Der Spalt
zwischen den verschiedenen Strangpreßteilen ermöglicht es, Schrauben in diese
Verdickung des Mittelkerns 68 einzudrehen, ohne daß die Oberfläche der Außenseite
beeinträchtigt wird.
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Die in Fig. 9 dargestellten stranggepreßten Bauteile 64 werden flach auf die den
Dachrahmen 24 bildenden Sparren aufgebracht. Nachdem diese stranggepreßten Teile 64
am Dachrahmen befestigt sind, werden weitere stranggepreßte Teile montiert, indem sie
vom Gebäudefirst nach unten geschoben werden. Die Dachaußenkante wird durch
Abdeckstreifen 33 geschlossen. Diese stranggepreßten Teile halten den Beton während des
Gießvorganges an Ort und Stelle und bilden einen an der Dachhaut 24 umlaufenden
Abdeckstreifen 33 und einen Wasserabfluß. Nachdem sämtliche stranggepreßten Dachteile
montiert und befestigt sind, werden sie mit Normalbeton oder mit Beton, der
Polystyrenpellets enthält, gefüllt. Man füllt zunächst eine, d. h. entweder die vordere oder die
hintere, Dachseite. Die Polystyrenpellets verringern das Gesamtgewicht des Betons und
folglich die von den stranggepreßten Teilen zu tragende Dachlast und verbessern das
Wärmeisolierungsverhältnis des Daches 24. Nachdem die Vorderseite mit Beton gefüllt und
ausgehärtet ist, kann die Rückseite mit Beton gefüllt werden. Damit sind die Bauarbeiten
abgeschlossen.
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Nach Einfüllen der gesamten Betonmenge erhält man ein vollständig monolithisches
Gebäude 20, und sämtliche Bauteile sind so miteinander verbunden, als wären sie alle
gleichzeitig gegossen worden. Eine Verankerung aus Bewehrungseisen ist auch zwischen
dem Betonboden 26 und den Wänden 22 vorgesehen.
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Ein Formteil mit vorzugsweise C-förmigem Querschnitt 70, Fig. 12, kann ebenfalls
bereitgestellt werden. Es hat an den gegenüberliegenden Seiten ein Paar nach innen
weisende Flansche 72a, 72b und dient dem Einziehen der Elektrokabel (nicht dargestellt).
Um Zugang zu den im Kanal 70 verlegten Elektrokabeln zu bekommen, genügt es, einen
flachen Kanal in die Wand 44 zu bohren, damit die Elektrokabel bis an die Oberseite der
Wand 22 gezogen und durch den Spalt im Kopfriegel 37 von einem Raum zu anderen
geführt werden können.
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Das V-förmige Bauteil 64 in Fig. 9 stellt den größten Teil des vorliegenden
Baukonstruktionssystems dar. Das Teil 52 in Fig. 10 ist ein Verbindungselement, das es
ermöglicht, mit den Wänden 22 T-förmige Schnittpunkte zu bilden. In Fig. 11 wird das Teil
44 zusammen mit Teil 64 der Fig. 9 zur Bildung einer der Außenflächen der Wände 22
verwendet. In Fig. 12 ist das Teil 70 ein stranggepreßtes Teil, das in die Ohren 46c, 46d
des Teils 44 der Fig. 10 im Inneren der Wand 22 eingreift und vertikale Kanäle für das
Einziehen von Elektrokabeln bildet. In Fig. 13 ist das Teil 60 ein stranggepreßtes Teil, das
zur Ausbildung der Ecken des Gebäudes 20 verwendet wird.
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In Fig. 6 wird dargestellt, wie die vier Hauptteile der Erfindung miteinander verriegelt
werden können, so daß sich ein Baukörper ergibt. Entlang einer geraden Wand umfaßt
jedes Formteilelement 40 mit viereckigem Querschnitt zwei L-förmige Teile 64, 64', die drei
der vier Wände des Formteilelements 40 bilden (wobei seiner ihrer vier Schenkel auf ein
zweites benachbartes Formteilelement gerichtet ist), und ein flaches Teil 44, das die beiden
L-förmigen Teile 64, 64' miteinander verbindet. Die am Ende befindlichen Ohren 46a, 46f
des flachen Teiles 44 haken quer in das freie Ende der Kanaltaschen 68, 68' der zwei L-
förmigen Teile 64, 64' ein, so daß sie die beiden entsprechenden Schenkel dieser Teile 64,
64' in einem Abstand parallel zueinander verriegeln; während das Ohr 66a des einen L-
förmigen Teils 64 in das Ohr 66b des benachbarten L-förmigen Teils 64' einhakt und auf
diese Weise ein stabiles Formteil 40 mit viereckigem Querschnitt bildet.
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Ein wichtiger Vorteil eines solchen Verbindungssystems der Bauteile eines gegebenen
Paars von Formteilelementen 40, 40 besteht darin, daß die Ohren 46a, 46f längs zu den
durch die Taschen der L-förmigen Teile 64, 64 gebildeten Kanäle gleitend, verschiebbar sind.
Dank dieser gleitenden Verschiebbarkeit der zwei L-förmigen Teile 64, 64 zueinander
können ungelernte Arbeiter diese L-förmigen Elemente Seite an Seite einbauen, wobei die
Gefahr der versehentlichen Beschädigung der Teile dank der Möglichkeit, die Elemente
gegeneinander in Axialrichtung kontinuierlich zu verschieben, minimiert wird. Ein solches
Konstruktionssystem bietet dank des kinderleichten Elementemontagesystems echte
Kosteneinsparungen bezüglich der auf der Baustelle eingesetzten Arbeitskräfte. Dieses
spezielle Montagesystem sowie die Möglichkeit, die Teile für den Transport im zerlegten
Zustand kompakt zu stapeln, ermöglicht die unerwartet hohe Effizienz des auf diesen
Elementen beruhenden Systems gegenüber anderen, auf dem bekannten Stand der Technik
beruhenden Systemen, wie beispielsweise der in dem vorstehend genannten US-Patent Nr.
3.992.839 dargestellten Snap-on-Methode.
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An den Eckteilen der Seitenwand 22 wird für zwei der vier Seiten des Formteils 40 das L-
förmige-Eckteil 60 verwendet. Ein flaches, ebenes Teil 52 ist mit seinem axialen Ohr 54b am
Ohr 62b der L-förmigen Teils 60 befestigt. Die letzte Seite des rechteckigen
Formteilelements 40 wird durch einen Schenkel des L-förmigen Teils 64" gebildet, wobei
dessen Ohr 66c in das axiale Ohr 54e des flachen Teils 52 einhakt und das Ohr 62a des L-
förmigen Teils 60 in das Ohr 66a des gekröpften Teils des L-förmigen Teiles 64" einhakt.
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Wenn Elektrokabel oder Installationsleitungen im Formteilelement der Wand 22 des
Gebäudes 20 verlegt werden müssen, werden sie vorzugsweise durch den Hohlraum 42 der
Formteilelemente 40 geführt. Um zu verhindern, daß Beton im Hohlraum 42 der
Formteilelemente 40 mit den Elektrokabeln in Berührung kommt, wird ein thermoplastisches
C-förmiges Bauteil 70 an den Flanschen 46c, 46d des flachen Bauteils 44 montiert. Auf
diese Weise wird in dem C-förmigen Teil 70 eine Kanalinnenkammer gebildet, die von der
Hauptinnenzelle 42 eines hohlen Formteilelements 40 für Flüssigkeiten undurchlässig
getrennt ist, so daß die eingezogenen Elektrokabel vor dem Beton in Innenzelle 42
geschützt sind.
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Die Fig. 14 und 15 zeigen Tür- und Fensterbausätze aus stranggepreßten
Kunststoffteilen. Die Fenster 74 werden in die Seitenwand 22 in einen aus einem
stranggepreßten Teil bestehenden Blendrahmen 76 eingesetzt. Dieses stranggepreßte Teil
76 dient zur Abstützung der Fenster 74, umfaßt aber auch eine periphere Nut, die genutzt
werden kann, um an dem Blendrahmen 76 eine Stülpschalung einzuhängen. Der
Fensterrahmen 76 wird gleichzeitig mit den stranggepreßten Wandteilen 22 eingebaut, die
Sohlbank jedoch erst nach dem Abbinden des Betons. Die Tür 84 wird drehbar in einen
Türrahmen 80 eingehängt, der aus PVC besteht und mit den stranggepreßten Wandteilen 22
durch ein spezielles, ebenfalls aus Kunststoff bestehendes Verbindungsteil 82 verbunden ist.
Der Einbau des Türrahmens geschieht genau so wie der Einbau des Fensterrahmens mit
der Ausnähme, daß in Fig. 14 das stranggepreßte Verbindungsglied 82 genutzt wird, um
den Türrahmen 80 an dem PVC-Rahmen zu befestigen.
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Nach Abbinden des Betons ist die Sohlbank einzubauen und danach das Fenster 74 in den
Blendrahmen 76 einzusetzen. Der Türrahmen 80 kann zusammen mit den stranggepreßten
Teilen montiert werden, so daß er während des Eingießens des Betons bereits am
endgültigen Ort ist.
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Das fertig gestellte Gebäude besteht aus Betonwänden mit Kunststoffüberzug, der weiß
belassen oder farbig (tiefgefärbt oder mit Spezialfarbanstrich versehen) gestaltet werden
kann. Die Fensterkanten und die Dachuntersicht können jedoch andersfarbig sein. Das
Gebäudeinnere besteht aus einer weißen Kunststoffoberfläche für die Wände und das Dach,
die sichtbaren Sparren aus lasiertem Holz oder Ortbeton liegen in einer farbigen
Glasfaserschalung.
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Der Kunststoff kann aus PVC oder einem anderen Duroplastmaterial bestehen. Bei den
Kunststoffen handelt es sich um marktübliche Materialien, die derzeit von bekannten Firmen
hergestellt werden. Das vorgesehene Koextrusionssystem ist ein in der Branche gut
bekanntes System, und durch den Zusatz von Mineralfasern oder Füllmaterialien sollte die
Festigkeit des Kunststoffes erhöht werden.
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Zur Entwicklung des gesamten Gebäudekonstruktionssystems wurde die computergestützte
Projektierung sämtlicher Bauteile des Gebäudes genutzt, so daß sie danach im Werk des
Herstellerlandes gefertigt und zugeschnitten werden können. Auf der Baustelle ist kein
Zuschnitt erforderlich, und die Systemmontage wird von ungelernten Arbeitern ausgeführt.
Dieses System gestattet folglich die Entwicklung und Massenproduktion des Gebäudes und
ermöglicht es, die für die Fertigung und die Aufstellung des Gebäudes erforderliche Zeit
wesentlich zu verringern.